Космический сегмент
Космический сегмент — это комплекс, состоящий из одного или нескольких космических аппаратов (спутников), предназначенных для организации связи с земными станциями, а также бортового оборудования, обеспечивающего выполнение целевых задач в космическом пространстве. В более широком понимании термин охватывает любой космический объект, выведенный на орбиту Земли, Луны или других небесных тел для перемещения в космическом пространстве, в нём или через него.
Структура космического сегмента
Основные компоненты
Космический сегмент включает следующие элементы:
| Компонент | Описание |
|---|---|
| Космические аппараты (спутники) | Основные элементы орбитальной группировки, выполняющие целевые функции |
| Ракета-носитель и её части | Средство выведения, доставляющее аппарат на орбиту |
| Бортовой ретранслятор | Оборудование для передачи данных в системах спутниковой связи |
| Модуль полезной нагрузки | Специализированное оборудование для выполнения задач (навигация, связь, наблюдение |
| Модуль служебных систем | Двигательная установка, бортовая вычислительная машина, источники энергии |
Космический аппарат как система
Космический аппарат «в крупную клетку» представляет собой совокупность подсистем, включая двигательную установку и бортовую вычислительную машину. Он может выполнять функции только як элемент более крупной системы, состоящей из средства выведения, наземного сегмента и самого космического аппарата.
Функции космического сегмента
Ключевые задачи
- Выполнение целевой нагрузки — модуль полезной нагрузки должен быть сориентирован в правильном направлении и быть операбельным
- Передача данных на Землю — информация от модуля полезной нагрузки должна доставляться на наземные станции
- Поддержание орбиты — обеспечение необходимой для полёта орбиты
- Энергоснабжение — наличие источника энергии для работы всех систем
- Организация связи — обеспечение линии спутниковой связи между передающей и приёмной станциями
Космический сегмент в контексте космических систем
Место в общей структуре
Космические системы включают два основных сегмента:
- Космический сегмент — орбитальная группировка космических аппаратов
- Наземный сегмент — наземное командно-измерительное оборудование для управления спутниками
В спутниковых радионавигационных системах (GPS, ГЛОНАСС) структура состоит из трёх сегментов:
- Космический сегмент (спутники и космодром)
- Контрольный сегмент
- Сегмент пользователей
В отечественной литературе вместо термина «сегмент» часто используется термин «подсистема».
Пример: ГЛОНАСС
В системе ГЛОНАСС космический сегмент представляет собой подсистему космических аппаратов (ПКА), состоящую из созвездия навигационных спутников. Точность местоопределения и стабильность функционирования системы в большой степени зависит от взаимного орбитального расположения спутников.
Характеристики и особенности
Орбитальные параметры
Современные спутники связи занимают геосинхронные орбиты, где период орбиты равен периоду вращения Земли. Спутник размещается над заданным местом Земли на расстоянии 35 800 км в плоскости экватора.
Преимущества высотно расположенных спутников
- Нечувствительность спутниковых сетей к расстоянию
- Длина пути через спутник в четыре раза больше расстояния по поверхности Земли между двумя максимально удалёнными точками
- Возможность покрытия больших территорий одним спутником
Значение космического сегмента
Орбитальная группировка — это совокупность космических аппаратов, расположенных на орбитах и объединённых общими решаемыми задачами. Космический сегмент является критически важным элементом современных космических систем, обеспечивая связь, навигацию, наблюдение Земли, научные исследования и многие другие функции, необходимые для деятельности человечества в XXI веке.